液流電池(flow battery)過去因?yàn)轶w積大、反應(yīng)慢而在電動(dòng)車、移動(dòng)設(shè)備的需求上無力與鋰電池競(jìng)爭(zhēng)，近年來隨著電網(wǎng)及能源儲(chǔ)存逐漸興起，液流電池壽命長(zhǎng)、安全性高、儲(chǔ)存成本低的優(yōu)勢(shì)逐漸抬頭，以色列液流電池廠燃料電能(Electric Fuel Energy)提出可打造貨柜大小，150千瓦、儲(chǔ)存成本每度電容量250~300美元的液流電池。
燃料電能是由美國(guó)軍武航太廠Arotech所成立的完全持股子公司，屬于Arotech的能源系統(tǒng)部門，成員也由Arotech相關(guān)專家組成，包括CEO羅南˙巴第奇(Ronen Badichi)也同時(shí)兼任Arotech能源系統(tǒng)部門總裁，Arotech研發(fā)電池科技已有超過20年經(jīng)驗(yàn)，過去曾打造小于85公克重的鋅空氣電池做為航太、水底等應(yīng)用使用，不過如今燃料電能則主要研發(fā)鐵液流電池。
所謂液流電池，其主要結(jié)構(gòu)是兩大槽的化學(xué)電解質(zhì)溶液以及中央反應(yīng)室的反應(yīng)薄膜，當(dāng)發(fā)電或儲(chǔ)電的時(shí)候，將電解質(zhì)溶液抽至由薄膜隔成兩邊的中央反應(yīng)室，在薄膜阻擋下，化學(xué)反應(yīng)會(huì)在一方產(chǎn)生多余電子，另一方則吸收電子，因而產(chǎn)生電位差。
燃料電能的鐵液流電池采用的陽(yáng)極是鐵，鐵與溶液中的氫氧根離子(OH-)結(jié)合為氫氧化亞鐵(Fe(OH)?)，同時(shí)發(fā)布兩個(gè)電子，陰極則為鐵氰化錯(cuò)合離子([Fe(CN)6]3−)溶液，接收電子后成為亞鐵氰化錯(cuò)合離子([Fe(CN)6]4−)，陽(yáng)極耗用氫氧根離子后剩下的多余氫離子則透過薄膜來到陰極以保持平衡。充放電時(shí)的反應(yīng)方向則相反。
采用鐵原料有幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，首先鐵、氫氧化亞鐵、鐵氰化錯(cuò)合離子、亞鐵氰化錯(cuò)合離子，都是化學(xué)安定且毒性相當(dāng)?shù)偷奈镔|(zhì)，利于運(yùn)作上的安全性考量，日后若除役時(shí)也不用擔(dān)心會(huì)造成毒性污染，鐵原料便宜有利于壓低儲(chǔ)能成本，更相當(dāng)經(jīng)久耐用，經(jīng)過3,000次充放電循環(huán)也不見有衰退現(xiàn)象，反應(yīng)容易控制且易于規(guī)模化，更不怕過充，因而可減少控制設(shè)備成本。
由于陽(yáng)極的鐵與氫氧化亞鐵同樣是固態(tài)，因而沒有固液相的轉(zhuǎn)變，相較之下，鋅液流電池會(huì)有固態(tài)與溶液的固液相轉(zhuǎn)變，多次充放電循環(huán)以后，會(huì)產(chǎn)生枝狀結(jié)晶，造成電極變形而壽命縮短的問題。鐵液流電池沒有相轉(zhuǎn)變帶來的壽命問題，也就相對(duì)降低了長(zhǎng)期使用的維護(hù)成本。
成本降低速度是關(guān)鍵
燃料電能基于對(duì)鐵材料的信心，喊出儲(chǔ)存成本每度電容量250~300美元的目標(biāo)，這個(gè)價(jià)格目標(biāo)可說相當(dāng)大膽，因?yàn)橥瑯邮褂描F液流電池的能源儲(chǔ)存系統(tǒng)(Energy Storage Systems)公司所提出的價(jià)格是每度電容量500美元。燃料電能期望在2016年底建立示范計(jì)劃開始實(shí)地運(yùn)作，并在2017年與2018年增加4座試驗(yàn)計(jì)劃，于2019年正式全面商業(yè)上市，其第一座量產(chǎn)工廠計(jì)劃設(shè)立于以色列，已經(jīng)破土動(dòng)工。
燃料電能認(rèn)為本身的優(yōu)勢(shì)在于有母公司Arotech母雞帶小雞，不那么仰賴創(chuàng)投資金。此外，液流電池具有壽命長(zhǎng)、安全性高的優(yōu)勢(shì)，但也有反應(yīng)速度較慢的劣勢(shì)，利于用于長(zhǎng)時(shí)間除能、轉(zhuǎn)移用電時(shí)間等用途，但不利于做為快速調(diào)節(jié)使用，燃料電能表示，由于母公司Arotech本身有發(fā)展許多其他電池技術(shù)，對(duì)各種電池技術(shù)適合何種應(yīng)用相當(dāng)了解，因此鐵液流電池不會(huì)去直接與主流的鋰電池競(jìng)爭(zhēng)其優(yōu)勢(shì)應(yīng)用，而是發(fā)展液流電池較具優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域，將優(yōu)先前往電網(wǎng)發(fā)展較不足的開發(fā)中地區(qū)，歐美市場(chǎng)將非其第一選擇，不過若政策上對(duì)能源儲(chǔ)存有足夠的誘因，則也會(huì)考慮發(fā)展。
雖然燃料電能信心滿滿，但能源儲(chǔ)存領(lǐng)域如今有相當(dāng)多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，同為液流電池的對(duì)手，就有釩液流電池的UniEnergy、Imergy、CellCube，鐵鉻液流電池的EnerVault，鋅溴液流電池的Primus Power、EnSync、Redflow等。其中以Imergy而言，目前儲(chǔ)能成本為每度電容量500美元，并表示采用回收釩之后，儲(chǔ)能成本將可降至每度電容量300美元，這與燃料電能喊出的價(jià)格已經(jīng)不相上下。
而目前主流的鋰電池則更是所有其他電池技術(shù)的心腹大患，尤其是在規(guī)模量產(chǎn)下，成本降低速度可能超乎想想，通用汽車(GM)在2015年時(shí)喊出其車用鋰電池在2016年價(jià)格將僅每度電145美元，而到2021年可望降至突破100美元的重大關(guān)卡，另一方面特斯拉則預(yù)期2022年在內(nèi)華達(dá)州Gigafactory完全完工產(chǎn)能全開下可望達(dá)到100美元目標(biāo)。
由于鋰電池的壽命不如液流電池，純粹比較每度電容量的價(jià)格時(shí)，并不能完全反映長(zhǎng)期使用下的成本，但若鋰電池降到100美元關(guān)卡，恐怕所有其他能源儲(chǔ)存技術(shù)廠商都將面臨重大挑戰(zhàn)。液流電池能否殺出重圍，就看其成本降低速度能不能跟上鋰電池的腳步了。
